[发明专利]一种星载TDI CMOS相机成像仿真方法及设备

权利要求书

1.一种星载TDI CMOS相机成像仿真方法，其特征在于，包括：

模拟卫星轨道数据和卫星姿态数据；

根据CMOS相机的几何参数、所述卫星轨道数据和所述卫星姿态数据，获取CMOS瞬时焦面成像区域的数据源范围；

根据所述CMOS瞬时焦面成像区域的数据源范围获取地表反射率和大气传输模拟参数；

根据影像地面分辨率计算积分时间间隔，获取每个积分时刻的卫星轨道数据和姿态数据；

根据所述地表反射率、所述大气传输模拟参数、所述每个积分时刻的卫星轨道数据和姿态数据获取CMOS相机入瞳辐射度影像；

对所述CMOS相机入瞳辐射度影像进行滤波，获取每个积分时刻的CMOS焦面辐射度影像；

将所述每个积分时刻的CMOS焦面辐射度影像转换为电荷数影像，得到所述每个积分时刻的电荷数影像；

将所述每个积分时刻的电荷数影像积分延迟累加，进行模数转换，得到一幅灰度值影像。

2.根据权利要求1所述的星载TDI CMOS相机成像仿真方法，其特征在于，所述根据CMOS相机的几何参数、所述卫星轨道数据和所述卫星姿态数据，获取CMOS瞬时焦面成像区域的数据源范围，包括：

对所述卫星轨道数据和卫星姿态数据进行插值获取成像时刻的卫星轨道数据和卫星姿态数据；

根据所述成像时刻的卫星轨道数据、卫星姿态数据和所述CMOS相机的几何参数，通过框幅式严密几何成像模型获取地面点在地球参考坐标系下的坐标；

根据所述地面点在地球参考坐标系下的坐标获取像点对应的地面点的经纬度；

将所述像点对应的地面点的经纬度向外扩展预设距离得到CMOS瞬时焦面成像区域的数据源范围。

3.根据权利要求2所述的星载TDI CMOS相机成像仿真方法，其特征在于，根据所述成像时刻的卫星轨道数据和所述CMOS相机的几何参数，通过框幅式严密几何成像模型获取地面点在地球参考坐标系下的坐标，包括：

式中，(X_P,Y_P,Z_P)^T为地面点在地球参考坐标系下的坐标，t为成像时刻，(X(t),Y(t),Z(t))^T为成像时刻传感器投影中心在地球参考坐标系下的坐标，λ为成像时刻成像比例尺的分母，为成像时刻天球参考坐标系与地球参考坐标系之间的旋转矩阵，为成像时刻卫星本体与天球参考坐标系之间的旋转矩阵，为CMOS相机的安装偏置矩阵，f为CMOS相机的焦距，(x，y)为像平面坐标。

4.根据权利要求1所述的星载TDI CMOS相机成像仿真方法，其特征在于，根据所述CMOS瞬时焦面成像区域的数据源范围获取地表反射率和大气传输模拟参数，包括：

选取已知反射率的多类地面物体，统计所述多类地面物体在高分辨率正射影像上的灰度均值，确定所述多类地面物体的灰度均值和反射率组合，其中，所述高分辨率正射影像为进行仿真的基础数据之一；

对所述多类地面物体的灰度均值和反射率组合进行插值计算地表反射率；

根据大气辐射传输模型和大气参数，获取辐射传输查找表；

根据成像时刻的观测角度、气溶胶光学厚度和所述辐射传输查找表，通过线性内插计算大气传输模拟参数。

5.根据权利要求4所述的星载TDI CMOS相机成像仿真方法，其特征在于，选取已知反射率的多类地面物体，统计所述多类地面物体在高分辨率正射影像上的灰度均值，确定所述多类地面物体的灰度均值和反射率组合，表达式为：

式中，n为选取的已知反射率的地面物体类别总数，v为高分辨率影像的亮度值，为v对应的地表反射率，其值在[0,1]范围内，v_i、v_j为第i、j类地面物体对应的亮度值，w_i为第i类地面物体对应的反射率。